典型例题解析(声学、光学)VIP免费

典型例题解析(声学、光学)例1太阳光线与水平面的夹角是30°，若使太阳光能沿水平方向反射出去，应把平面镜放置在与水平方向成多大角度的位置上?精析考查光的反射定律，并且对不同的出射情况应进行全面分析．入射光线与水平面成30°角，而反射光线水平，已知入射光线与反射光线方向，又知反射角应等于入射角，可以画出法线，而平面镜与法线垂直，就可确定平面镜的位置．第一种情况：如图3—8（a）∠AOB＝180°－30°＝150°，作∠AOB的平分线，即作法线ON，反射角∠BON＝75°，画出平面镜位置ME，∠EON＝90°，则平面镜与水平面夹角：∠EOB＝90°－75°＝15°．答案平面镜与水平面夹角∠BOE＝15°．第二种情况：如图3—8（b），∠AOB＝30°作平分线ON（法线）反射角∠BON＝15°，画出平面镜位置ME．（a）（b）图3—8 ∠MON＝90°∴∠MOB＝90°－15°＝75°答案平面镜与水平面夹角为75°．答案应把平面镜放在与水平成15°或75°角的位置上．例2如图3—9（a），MN为平面镜，A、B是点光源S发出的光经平面镜反射后的两条光线，用作图法确定像S′及点光源S的位置．（a）（b）图3—9精析根据平面镜成虚像的原理，将A和B反向延长线交于S′，如图3—9（b），S′就是S的像，再根据对称性，求得发光点S的位置．答案见图3—10（b）例3如图3—10所示的“T”形a′、b′、c′是abc经平面镜所成的像，其中正确的是（）ABC`D图3—10精析考查对平面镜成像特点的理解．能否根据像与物逐点对称的方法，找出物所成的像．根据平面镜成像的特点，abc的像a′，b′，c′应逐点与a、b、c对称，且a′a的连线应与镜面垂直，a′到平面镜的距离应等于a到平面镜的距离．根据以上特点，符合要求的是选项C．例4请指出以下三句话中的不当之处：（1）虚像不能呈现在屏上，因此照相机无法拍摄虚像．（2）物体在眼睛的视网膜上所成的像都是正立的．（3）某人站在岸边，用渔叉对准水中的鱼叉去，一定能百发百中．答案（1）虚像可以用照相机拍摄．被平面镜反射的发散光，或被凸透镜折射后的发散光，跟从“虚像处射来”的光是一样的，因而可以拍照，但拍摄时的物距，是照相机镜头到虚像的距离．（2）眼睛的晶状体相当于凸透镜，物体通过晶状体在视网膜上所成的像，是倒立、缩小的实像．（3）我们知道，通常眼睛看到水中的鱼，实际是鱼的虚像．人对着鱼的虚像叉去，则叉不到鱼．例5将物体放在距凸透镜15cm处时，能在光屏上得到物体清晰放大的像，则凸透镜的焦距可能是（）A．5cmB．10cmC．15cmD．20cm精析已知物距和成像的情况，再求出焦距．在光屏上呈放大的像，一定是实像，因为应满足2f＞u＞f的条件，所以2f＞15cm＞f．解不等式：2f＞15cm＞7.5cm又 f＜15cm∴焦距应小于15cm，但大于7.5cm．答案B例6图3—11在玻璃和空气的界面上同时发生反射和折射的情况，可以判定________是界面,________是入射光线，角________是反射角，角________是折射角，界面的________侧是空气．图3—11精析这道题综合了光的反射和折射的知识．解决问题：（1）先找出两个相等的角（如图∠2和∠3），则角的平分线一定是法线（PQ）．另一和它垂直的线就是界面（MN）．（2）依据反射定律和光的折射规律，反射光线、折射光线和入射光线分居在法线两侧，那么单独在法线一侧的一定是入射光线（AO），则OB，是反射光线．（3）比较折射角和入射角大小，角小的一侧对应是介质，另一侧是空气．答案MN是界面，AO是入射光线，∠3是反射角，∠6是折射角，右侧是空气．例7插入水中的筷子从水面上斜着看，为什么觉得向上弯折?解答如图3—12所示，可将筷子AB插入水中的B端看成一个发光点，设从B点发出两条光线BC和BC′，到达水面后，光线发生了折射，沿CD和C′D′，方向射出，这网条光线反向延长，会聚于B′点，B′点是B的像，离水面近了，连接OB′，人看到的筷子是AOB′，觉得向上弯折了．这时你若将手伸到水中，去抓B′，则什么都抓不住，因为这只是B点的虚像．夏天游泳时，看到清澈的池水，好像不太深，变浅了，也是上面这个道理．一旦踩到水中去，可能会比你想像的深得多．而在水里游泳时，观察地面上的路灯，则可以仿照上面的分析方法，作出路灯上发出的两...